Sr对Mg-Zn-Y合金组织与性能影响研究

发布时间：2017-08-22 07:41

  本文关键词：Sr对Mg-Zn-Y合金组织与性能影响研究

  更多相关文章： Mg-Zn合金 微观组织 挤压变形 力学性能 Mg6Zn2Sr1相

【摘要】：Mg-Zn-Y合金是一种重要的商用变形镁合金,稀土Y的添加会有效的细化晶粒、改善析出相结构以及增强时效强化效果,使得Mg-Zn-Y合金具有高强度和良好的塑性,广泛应用于汽车、电子、航空航天和国防军工等领域。然而Mg-Zn-Y合金的耐热性差,高温力学性能不够理想,极大的限制了该合金的应用。碱土Sr元素是一种能有效提高镁合金高温性能的合金元素,相比价格昂贵的稀土元素,其具有质轻价廉等优点。本文在Mg-3Zn-1Y合金的基础上,研究了不同的Sr含量对Mg-3Zn-1Y合金的微观组织和高温性能的影响。本文设计并制备了5种不同Sr含量Mg-3Zn-1Y-x Sr(x=0,0.3,0.6,0.9,1.5)合金,重点研究了Mg-3Zn-1Y-xSr合金的微观组织和高温力学性能,分析了第二相对合金高温力学性能的强化机理和断裂机制。研究结果表明:(1)Mg-3Zn-1Y-x Sr合金主要由α-Mg、Mg3Y2Zn3(W相)以及一种Mg(Zn,Sr)新相组成,定义了该Mg(Zn,Sr)新相为S相,通过TEM分析可确定该S相为Mg6Zn2Sr1相,DSC热分析结果表明S相比W相具有更好的高温稳定性。(2)Sr能细化Mg-3Zn-1Y合金晶粒,Mg-3Zn-1Y-1.5Sr合金具有最小的晶粒尺寸,且随着Sr含量的提高,沿晶界分布的共晶化合物逐渐粗化,Mg-3Zn-1Y-1.5Sr合金中共晶化合物变为完全的连续网状结构。(3)挤压变形中Mg-3Zn-1Y-xSr合金发生动态再结晶,其微观组织得到了细化,并且沿晶界呈连续网状结构的共晶化合物经挤压变形破碎成细小的颗粒或纤维状并沿挤压方向分布,挤压态Mg-3Zn-1Y-xSr合金中,随Sr含量的提高,S相体积分数增加,其形态由椭球状-短杆状-长纤维状顺序转变。(4)250℃时挤压态Mg-3Zn-1Y-x Sr合金的高温拉伸实验研究发现:合金中S相体积分数提高,合金强度升高而延伸率下降,当S相的体积分数为8.39%时,即Sr含量为0.9 wt%时,挤压态Mg-3Zn-1Y-0.9Sr合金具有最佳力学性能,其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为204 MPa、171 MPa、61.34%。挤压态Mg-3Zn-1Y-0.9Sr合金250℃高温蠕变速率为5.63×10-9s-1。(5)第二相对挤压态Mg-3Zn-1Y-0.9Sr合金的强化机理主要为:沿晶界分布的W相的钉扎作用和S相的短纤维增强作用。
【关键词】：Mg-Zn合金 微观组织 挤压变形 力学性能 Mg6Zn2Sr1相
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-25
• 1.1 引言9-10
• 1.2 镁及镁合金10-15
• 1.2.1 金属镁的性质10-11
• 1.2.2 镁合金的特点11-12
• 1.2.3 镁合金的强化12-15
• 1.3 变形镁合金研究现状15-19
• 1.3.1 重要变形镁合金系列15-18
• 1.3.2 变形镁合金的应用18-19
• 1.4 Mg-Zn系合金研究概述19-21
• 1.4.1 Mg-Zn二元合金19-20
• 1.4.2 Mg-Zn-Y合金研究概述20-21
• 1.5 本课题的研究内容、意义及主要创新21-25
• 1.5.1 本课题的研究内容21-22
• 1.5.2 本课题的研究意义22
• 1.5.3 本课题的主要创新22-25
• 2 试样制备及研究方法25-33
• 2.1 实验方案25
• 2.2 合金成分设计25-27
• 2.3 合金的制备27-29
• 2.3.1 原材料27
• 2.3.2 合金的熔炼27-29
• 2.3.3 合金的挤压变形29
• 2.4 材料性能测试29-31
• 2.4.1 室温力学性能测试29-30
• 2.4.2 高温力学性能测试30-31
• 2.4.3 蠕变性能测试31
• 2.5 合金的组织性能分析31-32
• 2.5.1 合金的实际成分测定31
• 2.5.2 合金的金相制备及观察31
• 2.5.3 X-射线衍射分析31
• 2.5.4 DSC热分析31-32
• 2.5.5 SEM观察及EDS分析32
• 2.5.6 TEM观察32
• 2.6 本章小结32-33
• 3 铸态Mg-Zn-Y-x Sr合金的显微组织及力学性能33-47
• 3.1 合金的实际成分33
• 3.2 铸态Mg-3Zn-1Y-xSr合金的微观组织33-42
• 3.2.1 铸态合金OM、SEM形貌分析33-37
• 3.2.2 EDS能谱以及XRD物相分析37-40
• 3.2.3 DSC热分析40-41
• 3.2.4 金属Sr的晶粒细化机理41-42
• 3.3 铸态Mg-3Zn-1Y-xSr合金的力学性能42-45
• 3.3.1 铸态合金的力学性能测试结果42-43
• 3.3.2 铸态合金的断口形貌43-45
• 3.4 本章小结45-47
• 4 挤压态Mg-Zn-Y-xSr合金的显微组织及室温力学性能47-59
• 4.1 Mg-3Zn-1Y-xSr合金的均匀化处理和挤压工艺47
• 4.2 挤压态Mg-3Zn-1Y-x Sr合金的微观组织47-52
• 4.2.1 挤压态合金的OM、SEM形貌分析47-51
• 4.2.2 挤压态合金的TEM形貌分析51-52
• 4.3 挤压态Mg-3Zn-1Y-x Sr合金的室温力学性能52-57
• 4.3.1 挤压态合金的室温力学性能测试结果52-53
• 4.3.2 实验结果分析与讨论53-55
• 4.3.3 挤压态合金的室温拉伸断口形貌55-57
• 4.4 本章小结57-59
• 5 挤压态Mg-3Zn-1Y-xSr合金的高温性能59-69
• 5.1 挤压态Mg-3Zn-1Y-x Sr合金的 250℃力学性能59-64
• 5.1.1 挤压态合金的 250℃力学性能测试结果59-60
• 5.1.2 挤压态合金的 250℃拉伸断口形貌60-61
• 5.1.3 第二相粒子对挤压态合金 250℃高温力学性能的影响61-64
• 5.2 挤压态Mg-3Zn-1Y-0.9Sr合金 300℃拉伸性能64-65
• 5.3 挤压态Mg-3Zn-1Y-0.9Sr合金的 250℃蠕变实验研究65-66
• 5.4 本章小结66-69
• 6 结论与展望69-71
• 6.1 结论69
• 6.2 展望69-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-77
• 附录77
• A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录77
• B 作者在攻读硕士学位期间取得的科研成果目录及得奖情况77

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本文编号：717916